简述 CPU的 发展历史

CPU是中央处理单元(Central Processing Unit)的缩写，它可以被简称做微处理器（Microprocessor)，不过经常被人们直接称为处理器(processor)。CPU是计算机的核心，其重要性好比大脑对于人一样，因为它负责处理、运算计算机内部的所有数据，而主板芯片组则更像是心脏，它控制着数据的交换。CPU的种类决定了 *** 作系统和相应的软件。CPU主要由运算器、控制器、寄存器组和内部总线等构成，是PC的核心，再配上储存器、输入/输出接口和系统总线组成为完整的PC（个人电脑）。
发展历史
X86时代的CPU
CPU的溯源可以一直去到1971年。在那一年，当时还处在发展阶段的INTEL公司推出了世界上第一台微处理器4004。这不但是第一个用于计算器的4位微处理器，也是第一款个人有能力买得起的电脑处理器！4004含有2300个晶体管，功能相当有限，而且速度还很慢，被当时的蓝色巨人IBM以及大部分商业用户不屑一顾，但是它毕竟是划时代的产品，从此以后，INTEL便与微处理器结下了不解之缘。可以这么说，CPU的历史发展历程其实也就是 INTEL公司X86系列CPU的发展历程，就通过它来展开的“CPU历史之旅”。
1978年，Intel公司再次领导潮流，首次生产出16位的微处理器，并命名为i8086，同时还生产出与之相配合的数学协处理器 i8087，这两种芯片使用相互兼容的指令集，但在i8087指令集中增加了一些专门用于对数、指数和三角函数等数学计算指令。由于这些指令集应用于 i8086和i8087，所以人们也这些指令集统一称之为X86指令集。虽然以后Intel又陆续生产出第二代、第三代等更先进和更快的新型CPU，但都 仍然兼容原来的X86指令，而且Intel在后续CPU的命名上沿用了原先的X86序列，直到后来因商标注册问题，才放弃了继续用阿拉伯数字命名。至于在 后来发展壮大的其他公司，例如AMD和Cyrix等，在486以前（包括486）的CPU都是按Intel的命名方式为自己的X86系列CPU命名，但到 了586时代，市场竞争越来越厉害了，由于商标注册问题，它们已经无法继续使用与Intel的X86系列相同或相似的命名，只好另外为自己的586、 686兼容CPU命名了。
1979年，INTEL公司推出了8088芯片，它仍旧是属于16位微处理器，内含29000个晶体管，时钟频率为477MHz，地址总线 为20位，可使用1MB内存。8088内部数据总线都是16位，外部数据总线是8位，而它的兄弟8086是16位。1981年8088芯片首次用于IBM PC机中，开创了全新的微机时代。也正是从8088开始，PC（personal computer——个人电脑）的概念开始在全世界范围内发展起来。
1982年，许多年轻的读者尚在襁褓之中的时候，INTE已经推出了划时代的最新产品枣80286芯片，该芯片比8006和8088都有了飞 跃的发展，虽然它仍旧是16位结构，但是在CPU的内部含有134万个晶体管，时钟频率由最初的6MHz逐步提高到20MHz。其内部和外部数据总线皆 为16位，地址总线24位，可寻址16MB内存。从80286开始，CPU的工作方式也演变出两种来：实模式和保护模式。
Intel 80286处理器
1985年INTEL推出了80386芯片，它是80X86系列中的第一种32位微处理器，而且制造工艺也有了很大的进步，与80286相比， 80386内部内含275万个晶体管，时钟频率为125MHz，后提高到20MHz，25MHz，33MHz。80386的内部和外部数据总线都是 32位，地址总线也是32位，可寻址高达4GB内存。它除具有实模式和保护模式外，还增加了一种叫虚拟86的工作方式，可以通过同时模拟多个8086处理 器来提供多任务能力。除了标准的80386芯片，也就是经常说的80386DX外，出于不同的市场和应用考虑，INTEL又陆续推出了一些其它类 型的80386芯片：80386SX、80386SL、80386DL等。1988年推出的80386SX是市场定位在80286和80386DX之间的 一种芯片，其与80386DX的不同在于外部数据总线和地址总线皆与80286相同，分别是16位和24位(即寻址能力为16MB)。
1990年推出的80386 SL和80386 DL都是低功耗、节能型芯片，主要用于便携机和节能型台式机。80386 SL与80386 DL的不同在于前者是基于80386SX的，后者是基于80386DX的，但两者皆增加了一种新的工作方式：系统管理方式。当进入系统管理方式后，CPU 就自动降低运行速度、控制显示屏和硬盘等其它部件暂停工作，甚至停止运行，进入“休眠”状态，以达到节能目的。1989年，大家耳熟能详的80486 芯片由INTEL推出，这种芯片的伟大之处就在于它实破了100万个晶体管的界限，集成了120万个晶体管。80486的时钟频率从25MHz逐步提高到 33MHz、50MHz。80486是将80386和数学协处理器80387以及一个8KB的高速缓存集成在一个芯片内，并且在80X86系列中首次采用 了RISC（精简指令集）技术，可以在一个时钟周期内执行一条指令。它还采用了突发总线方式，大大提高了与内存的数据交换速度。由于这些改进，80486 的性能比带有80387数学协处理器的80386DX提高了4倍。80486和80386一样，也陆续出现了几种类型。上面介绍的最初类型是 80486DX。1990年推出了80486SX，它是486类型中的一种低价格机型，其与80486DX的区别在于它没有数学协处理器。80486 DX2由系用了时钟倍频技术，也就是说芯片内部的运行速度是外部总线运行速度的两倍，即芯片内部以2倍于系统时钟的速度运行，但仍以原有时钟速度与外界通 讯。80486 DX2的内部时钟频率主要有40MHz、50MHz、66MHz等。80486 DX4也是采用了时钟倍频技术的芯片，它允许其内部单元以2倍或3倍于外部总线的速度运行。为了支持这种提高了的内部工作频率，它的片内高速缓存扩大到 16KB。80486 DX4的时钟频率为100MHz，其运行速度比66MHz的80486 DX2快40%。80486也有SL增强类型，其具有系统管理方式，用于便携机或节能型台式机。
[1]各品牌的双核处理器
英特尔
奔腾双核：
就是采用Presler核心的奔腾D和奔腾4EE，基本上可以认为Presler核心是简单的将两个Cedar Mill核心松散地耦合在一起的产物。
酷睿1代
采用Yonah核心架构。
[2]酷睿2代
采用Conroe核心（不全）。
“酷睿”是一款领先节能的新型微架构，设计的出发点是提供卓然出众的性能和能效，提高每瓦特性能，也就是所谓的能效比。早期的酷睿是基于笔记本处理器的。
随着IT技术的进步，“多核”概念也逐渐热起来，主要是指基于X86开放架构的双核技术。在这方面，居领导地位的厂商主要有 Intel和AMD两家。其中，两家的思路又有不同。AMD从一开始设计时就考虑到了对多核心的支持。所有组件都直接连接到CPU，消除系统架构方面的挑战和瓶颈。多个处理器核心直接连接到同一个内核上，核心之间以芯片速度通信，进一步降低了处理器之间的延迟。而Intel采用多个核心共享前端总线的方式。专家认为，AMD的架构对于更容易实现双核以至多核，Intel的架构会遇到多个内核争用总线资源的瓶颈问题。
双核心处理器技术的引入是提高处理器性能的有效方法。因为处理器实际性能是处理器在每个时钟周期内所能处理器指令数的总量，因此增加一个内核 ，处理器每个时钟周期内可执行的单元数将增加一倍。在这里我们必须强调一点的是，如果你想让系统达到最大性能，你必须充分利用两个内核中的所有可执行单元：即让所有执行单元都有活可干！
各品牌的双核处理器
英特尔
“酷睿”是一款领先节能的新型微架构，设计的出发点是提供卓然出众的性能和能效，提高每瓦特性能，也就是所谓的能效比。早期的酷睿是基于笔记本处理器的。
酷睿2：英文Core 2 Duo，是英特尔推出的新一代基于Core微架构的产品体系统称之一。于2006年7月27日发布。酷睿2，是一个跨平台的构架体系，包括服务器版、桌面版、移动版三大领域。其中，服务器版的开发代号为Woodcrest，桌面版的开发代号为Conroe，移动版的开发代号为Merom。
特性：
全新的Core架构
全部采用65nm制造工艺
全线产品为单核心，双核心， 四核心，目前为止L2缓存容量存在2MB和4MB两个版本，上市时曾出现过2MB缓存容量
性能提升40%
能耗降低40%，主流产品的平均能耗为65瓦特
前端总线提升至1066Mhz（Conroe），1333Mhz（Woodcrest），667Mhz（Merom）
服务器类Woodcrest为开发代号，实际的产品名称为Xeon 5100系列。
采用LGA771接口。
Xeon 5100系列包含两种FSB的产品规格（5110采用1066 MHz，5130采用1333 MHz）。拥有两个处理核心和4MB共享式二级缓存，平均功耗为65W，最大仅为80W，较AMD的Opteron的95W功耗很具优势。
台式机类Conroe处理器分为普通版和至尊版两种，产品线包括E6000系列和E4000系列，两者的主要差别为FSB频率不同。
普通版E6000系列处理器主频从18GHz到267GHz，频率虽低，但由于优秀的核心架构，Conroe处理器的性能表现优秀。此外，Conroe处理器还支持Intel的VT、EIST、EM64T和XD技术，并加入了Sup-SSE3指令集，也是常说的SSSE3指令集。由于Core的高效架构，Conroe不再提供对HT的支持。
AMD
AMD即处理器插槽为Socket AM2,940针脚
AMD的Athlon 64系列处理器在市场上火爆了一年多的时间，由于整合内存控制器的缘故，Athlon 64系列处理器平台依旧停留在DDR时代，而早在2004年中旬，英特尔已经开始大力推广DDR2内存。在这种情况下AMD推出了旗下首款支持DDRII内存的处理器。AM2采用90nm SOI工艺，配备1MB或者2MB
一、Socket AM2处理器技术特性析疑
1、频率提升是难题，期待新制程引入
采用Socket AM2针脚的内核被称为“F”步进，它拥有目前“E”步进核心的全部特性，区别只在于由上代支持双通道DDR 400提升至双通道DDR2 800，并加入AMD虚拟技术。
“F”步进核心与目前“E”步进核心相比，除了内存控制器上的更改及加入AMD 虚拟技术的部份外，明显的是L2 Cache部份缩小了，据AMD官方文件所示，由于制程上的成熟，Rev F版本核心的L2 Cache部份经重新设计减少用作提高速度的回路（晶体管）。此外，“F”步进核心的品质也得以改善，在相同的功耗下相比上代Rev E频率可提高7%，或是频率下功耗下调约7%，因此“F”步进核心将可以提高低功耗版本的产能。
晶体管数目方面，虽然L2 Cache的晶体管使用数目减少，但由于改用DDR2内存控制器及加入AMD 虚拟技术，因此Rev F核心的晶体管数目、核心尺寸有所提升，比如针对双核处理器的Windsor核心由上代2亿3千3百万，提升至2亿4千3百万，Die Size也由199平方毫米提升至220平方毫米。
整体功耗都降低了，只有FX-62是特例，应该多提一些AMD AM2产品整体性能的提升和功耗的降低。
L2 cache，由AMD位于德国Dreseden的Fab 30工厂制造。
2、内置DDR2内存控制器，支持DDR2-800内存
Socket AM2处理器最大的改进就是整合了DDR2内存控制器——最初将支持DDR2 667，在后期支持到DDR2 800甚至是DDR2 1066。
DDR2优势和缺点都是非常明显的：虽然DDR2内存提高了带宽，但此前DDR2的内存延时由于比DDR内存大，也造成了DDR2高频低能的缺点。但值得庆幸的是，目前内存厂商通过改进生产技术，新一代DDR2 667内存的延迟已经可以达到3-3-3 timings的水准，同时凭借高带宽的优势，性能已经等于或超过了此前的DDR400内存。
考虑到AMD的AM2处理器本身集成了内存控制器在CPU内部，所以其较高带宽、极低延迟优势在内存控制方面将领先于Intel最新的DDR2平台。不过，DDR模块需要184根针脚，DDR2模块需要240根针脚， AMD在基本保持处理器针脚数目的前提下从支持双通道DDR升级为双通道DDR2，在一定程度上增加了核心的复杂性。
有过需要注意的是，AM2平台高端的处理器和低端处理器所支持的DDR2内存频率是大部相同的，最高端的Athlon 64 FX和Athlon 64 X2支持最高的DDR2-800，内存传输带宽达到128GB/s。而中低端的Athlon 64和Sempron处理器则支持DDR2-667，内存传输带宽为1066GB/s。也就是说AM2舍弃了对DDR2-533内存的支持，升级到AM2处理器的玩家需要根据您选择的具体处理器来搭配内存，不要造成投资的浪费。
3、支持Presidio Security安全技术和Pacifica虚拟技术
当然，Socket AM2处理器改进之处并不仅仅是提供对DDR2内存的支持、针脚改变方面，AMD表示Socket AM2处理器将会支持Presidio Security安全技术和Pacifica虚拟技术。其实Athlon64是第一款支持防病毒技术的桌面处理器，考虑到这也今后CPU发展趋势之一，因此Socket AM2处理器仍保留此功能并不令人意外。
比较值得我们关注的应该是Pacifica虚拟技术，这将可以大大提高台式处理器的运行能力。Pacifica技术最突出的地方在于对内存控制器的改进方面。“Pacifica”通过Direct Connect Architecture（直接互连架构）和在处理器和内存控制器中引入一个新模型和功能来提高CPU的虚拟应用。
与过去的方法来进行虚拟应用不同，这项新的技术能够减少程序的复杂性，提高虚拟系统的安全性，并通过兼容现有的虚拟系统管理软件来减少花费在虚拟管理系统上的费用。例如，用户能在一部机器上轻易地创建多个独立且互相隔离的分区，从而减少了分区之间病毒传播的危险。不过，AMD在虚拟化技术方面仍比Intel慢了一步。
AMD Socket AM2三大核心系列解析
根据AMD的计划，包括Windsor、Orleans及Manila等新一代处理器核心都将开始采用Socket AM2规格、90nm制程，同时也都支持双通道DDR2内存，其中采用Windsor核心的Athlon64 X2双核心处理器及采用Orleans核心的Athlon 64都内建Pacifica虚拟技术，而Manila核心的Sempron处理器则不支持这项技术。下面，就让我们简单介绍AMD这三大新系列处理器。
针对高端市场的“Windsor核心”
针对今年的高端处理器市场，AMD为我们准备了基于Socket AM2架构、代号为Windsor核心的Athlon 64 X2双核心处理器。由于高端双核心Athlon64 X2从2006年起出货量将逐步增长，取代单核心Athlon 64处理器在中高端市场的地位，因此下一代Socket AM2规格处理器中，目前仅Athlon 64 X2就规划了4200+、4600+、4800+、5000+、5200+等多款产品。
除此之外，AMD将为我们带来采用Windsor核心Athlon 64 FX处理器，定位仍然是“为3D游戏和单个线程应用程序提供最佳的性能”，还将继续扮演作为游戏最佳处理器的角色。
针对主流市场的“Orleans核心”
代号为“Orleans”的核心是针对主流处理器市场的单核处理器，今年AMD将推出Athlon 64 3500+、Athlon 64 3800+、Athlon 64 4000+三个型号，都支持Pacifica虚拟技术：其中Socket M2 Athlon 64 4000+工作频率26GHz，512KB L2；Socket M2 Athlon 64 3800+处理器工作频率24GHz，Socket M2 Athlon 64 3500+处理器工作频率22GHz，也可能配备512KB L2缓存。考虑到Socket AM2平台DDR2内存子系统的性能将超过目前的Socket939， AMD可能会再一次改用了新的命名。
针对低端市场的“Manila核心”
在未来低端处理器市场，AMD仍将以Sempron系列为主，并将从目前的Socket 754、Socket 939接口过渡到Socket AM2接口。Socket AM2新接口的Sempron核心代号为“Manila”。我们可以把它看成是“Orleans”的简化版，它的缓存数目减至主流CPU的四分之一，也就是512KB L2，同时并不支持安全及虚拟技术，不过支持双通道DDR2的规格并未缩水，当然上市时间也会更晚一些。
Socket M2 Sempron处理器将首先上市有3500+、3400+、3200+和3000+，工作频率分别是22GHz、20GHz、18GHz和16GHz。另外，Socket M2 Sempron处理器也可能加入现在已有的24GHz 3600+和26GHz 3800+这两款产品。

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